承压设备基础知识
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的安全。考虑压力容器部件结构尺寸时，要同时兼顾强度、材料、制造 和检验成本等诸多方面因素。一般应根据各部件所承受的载荷进行应力 分析和强度计算，在符合所用材料的强度要求，便于制造和检验的前提 下合理地确定各部件的结构尺寸。
➢ 刚度与稳定性：刚度与稳定性是指构件在外力作用下保持其原有形状
的能力。有时压力容器的设计主要取决于刚度与稳定性而不是强度，例 如承受外压的容器、真空容器等。另外，为了满足制造工艺要求以及运 输和安装过程中的刚度要求，有时也需要增加部件的厚度，以提高压力 容器刚度。
2020/6/3
9 第一章 承压设备基础知
电渣重熔筒体
或称电渣焊成形筒体，近年发展起来的一种制造 过程高度机械化、自动化的筒体结构型式。造制 时，将一个很短的圆筒（称为母筒）夹在特制机 床的卡盘上，利用电渣焊在母筒上连续不断地堆 焊，直到所需长度。熔化的金属形成一圈圈的螺 圈条，经过冷却凝固而成为一体，其内外表面同 时进行切削加工，以获得所要求的尺寸和粗糙度 。这种筒体的制造无需大型工装设备，工时少， 造价低，器壁内各部分材质比较均匀，无夹渣与 分层等缺陷。是一种很有前途的制造高压容器的
容易装设开孔、接管及内件；
零件少，生产及管理方便；
无使用温度限制，可作为热容器及低温容器。
主要缺陷：
一：其壁厚往往受到钢材轧制和卷制能力的限制，我国目前单层卷焊 式筒体的最大壁厚一般≤150mm，国外可达300mm左右；
二：规格相同的压力容器产品，单层卷焊式筒体所用钢板厚度最大， 厚钢板各项性能差异大，且综合性能也不如薄板和中厚板，因此产 生脆性破坏的危险性增大；
1.6 压力容器的结构
常用压力容器的结构：
➢ 压力容器通常是由筒体、封头、法兰、接管、支座等部件所组成。
人孔
密封元件
开孔
壳体 连接件 壳体之封头
接管
支座
1.4.2.2.1筒体结构
整体式筒体
整体式筒体结构有单层卷焊、整体锻造、锻焊、 铸-锻-焊以及电渣重熔等五种结构型式：
2020/6/3
5 第一章 承压设备基础知
三：在壁厚方向上应力分布不均匀，材料利用不够合理。随着冶金和
压力容器制造技术的改进，单层卷焊式结构的上述不足将逐步得到
克服。
6
2020/6/3
第一章 承压设备基础知
整体锻造式筒体
早采用且沿用至今的一种压力容器筒体结构型式。 它是在钢坯上采用钻孔或热冲孔方法先开一个孔， 加热后在孔中穿一心轴，然后在锻压机上逐渐锻压 成形，最后再经过切削加工制成，筒体的顶、底部 可和筒体一起锻出，也可分别锻出后用螺纹连接在 筒体上，wk.baidu.com没有焊缝的全锻制结构。如容器较长， 也可将筒体分几节锻出，中间用法兰连接。
2020/6/3
7 第一章 承压设备基础知
锻焊式筒体
在整体锻造式筒体基础上，随着焊接技术的进步 而发展起来的，是由若干个锻制的筒节和端部法 兰组焊而成，所以只有环焊缝而没有纵焊缝。与 整体锻造式相比，无需大型锻造设备，故容器规 格可以增大，保持了整体锻造式筒体材质密实、 质量好、使用温度没有限制等主要优点。因而常 用于直径较大的高压容器，且在核容器上也获得 了广泛的应用。
2020/6/3
8 第一章 承压设备基础知
铸—锻—焊式筒体
随着铸造、锻造和焊接技术的发展提高而出现的 一种新型的筒体。制造时，根据容器的尺寸，在 特制的钢模中直接浇铸成一个空心八角形铸锭， 钢模中心设有一活动式激冷芯柱，在钢水凝固过 程中，可以更换芯柱以控制激冷速度，使晶粒细 化。浇铸后切除冒口及两端，锻造成筒节，经机 加工和热处理后组焊成容器。这种制造工艺金属 消耗量可大大降低，但制造工序较复杂。
➢ 耐久性：压力容器的耐久性是根据所要求的使用年限来决定的。一般
压力容器的使用年限为8~12年，重要的压力容器，如高压容器一般设 计年限为20~25年，甚至30年，原因是高压容器的制造成本高，通常将 内件加以改进和更换，而仍保留和使用压力容器外壳。核电容器早先的 设计寿命为30~40年，现在已达到60年。通过各种延寿措施，压力容器 的实际使用年限往往还要长，其耐久性大多取决于腐蚀情况。在某些特 殊情况下，还取决于容器的疲劳、蠕变、材料性能劣化（如应变时效、 珠光体球化、石墨化）以及振动等。根据使用年限和服役条件，如腐蚀 、高温等情况，正确选用材料，设计容器细部结构、降低容器中的应力 水平，是保证容器耐久性的重要措施。
➢ 密封性：压力容器密封的可靠性是保证安全生产的重要措施之一，这
是由于流程工业生产的物料往往是易燃、易爆或有毒、有害的介质。物 料的泄漏，不但影响生产，更重要的是会造成人员中毒、死亡，甚至引 起爆炸，其后果非常严重。
1.6 压力容器的结构
压力容器的结构性能要求：
➢ 压力容器除应满足技术经济指标外，还应满足各项结构性能要求：
CH1 承压设备基础知识
1.1 承压设备的定义 1.2 承压设备分类的目的 1.3 承压设备分类方法 1.4 承压设备的结构 1.5 承压设备的载荷、应力及其对安全的影响
1.6 压力容器的结构
压力容器的结构性能要求：
➢ 压力容器除应满足技术经济指标外，还应满足各项结构性能要求：
➢ 强度：压力容器所有部件都应有足能的强度，否则就不能保证压力容器
单层卷焊式筒体
用卷板机将钢板卷成纵向开口圆筒，然后将纵向开口焊接在一起制 成带纵焊缝筒节，再将若干个筒节组焊形成筒体，最后配上封头或 端盖组装成容器。这是应用最广泛的一种容器结构。
优点：
结构成熟，使用经验丰富，理论较完善；
制造工艺成熟、流程简单，材料利用率高；
便于进行调质（淬火加回火）等热处理；
常用于超高压等场合，它具有质量好、使用温度无 限制的优点。因制造时钻孔在钢锭心部的比较疏松 的部位，剩余部分经锻压加工后组织密实，故质量 可靠。制造整体锻造式筒体的缺点是，需要锻压、 切削加工和起重设备等一整套大型设备；材料利用 率较低；在结构上存在着与单层卷焊式筒体相同的 缺点。因此，这种筒体结构一般只用于内径为 300~500mm的小型容器上。
➢ 制造、检验、操作和运输方便：压力容器的结构应考虑便于制造和
检验，以保证质量和满足长期运行的要求，并应尽量采用标准部件。标 准化是降低容器设备成本的一个重要因素。容器的结构还要考虑便于操 作和日常维护，设置必要的人孔、手孔和检查孔等。容器的尺寸和形状 应考虑运输的方便，其直径、长度和重量应符合运输部门的规定。
➢ 刚度与稳定性：刚度与稳定性是指构件在外力作用下保持其原有形状
的能力。有时压力容器的设计主要取决于刚度与稳定性而不是强度，例 如承受外压的容器、真空容器等。另外，为了满足制造工艺要求以及运 输和安装过程中的刚度要求，有时也需要增加部件的厚度，以提高压力 容器刚度。
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9 第一章 承压设备基础知
电渣重熔筒体
或称电渣焊成形筒体，近年发展起来的一种制造 过程高度机械化、自动化的筒体结构型式。造制 时，将一个很短的圆筒（称为母筒）夹在特制机 床的卡盘上，利用电渣焊在母筒上连续不断地堆 焊，直到所需长度。熔化的金属形成一圈圈的螺 圈条，经过冷却凝固而成为一体，其内外表面同 时进行切削加工，以获得所要求的尺寸和粗糙度 。这种筒体的制造无需大型工装设备，工时少， 造价低，器壁内各部分材质比较均匀，无夹渣与 分层等缺陷。是一种很有前途的制造高压容器的
容易装设开孔、接管及内件；
零件少，生产及管理方便；
无使用温度限制，可作为热容器及低温容器。
主要缺陷：
一：其壁厚往往受到钢材轧制和卷制能力的限制，我国目前单层卷焊 式筒体的最大壁厚一般≤150mm，国外可达300mm左右；
二：规格相同的压力容器产品，单层卷焊式筒体所用钢板厚度最大， 厚钢板各项性能差异大，且综合性能也不如薄板和中厚板，因此产 生脆性破坏的危险性增大；
1.6 压力容器的结构
常用压力容器的结构：
➢ 压力容器通常是由筒体、封头、法兰、接管、支座等部件所组成。
人孔
密封元件
开孔
壳体 连接件 壳体之封头
接管
支座
1.4.2.2.1筒体结构
整体式筒体
整体式筒体结构有单层卷焊、整体锻造、锻焊、 铸-锻-焊以及电渣重熔等五种结构型式：
2020/6/3
5 第一章 承压设备基础知
三：在壁厚方向上应力分布不均匀，材料利用不够合理。随着冶金和
压力容器制造技术的改进，单层卷焊式结构的上述不足将逐步得到
克服。
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第一章 承压设备基础知
整体锻造式筒体
早采用且沿用至今的一种压力容器筒体结构型式。 它是在钢坯上采用钻孔或热冲孔方法先开一个孔， 加热后在孔中穿一心轴，然后在锻压机上逐渐锻压 成形，最后再经过切削加工制成，筒体的顶、底部 可和筒体一起锻出，也可分别锻出后用螺纹连接在 筒体上，wk.baidu.com没有焊缝的全锻制结构。如容器较长， 也可将筒体分几节锻出，中间用法兰连接。
2020/6/3
7 第一章 承压设备基础知
锻焊式筒体
在整体锻造式筒体基础上，随着焊接技术的进步 而发展起来的，是由若干个锻制的筒节和端部法 兰组焊而成，所以只有环焊缝而没有纵焊缝。与 整体锻造式相比，无需大型锻造设备，故容器规 格可以增大，保持了整体锻造式筒体材质密实、 质量好、使用温度没有限制等主要优点。因而常 用于直径较大的高压容器，且在核容器上也获得 了广泛的应用。
2020/6/3
8 第一章 承压设备基础知
铸—锻—焊式筒体
随着铸造、锻造和焊接技术的发展提高而出现的 一种新型的筒体。制造时，根据容器的尺寸，在 特制的钢模中直接浇铸成一个空心八角形铸锭， 钢模中心设有一活动式激冷芯柱，在钢水凝固过 程中，可以更换芯柱以控制激冷速度，使晶粒细 化。浇铸后切除冒口及两端，锻造成筒节，经机 加工和热处理后组焊成容器。这种制造工艺金属 消耗量可大大降低，但制造工序较复杂。
➢ 耐久性：压力容器的耐久性是根据所要求的使用年限来决定的。一般
压力容器的使用年限为8~12年，重要的压力容器，如高压容器一般设 计年限为20~25年，甚至30年，原因是高压容器的制造成本高，通常将 内件加以改进和更换，而仍保留和使用压力容器外壳。核电容器早先的 设计寿命为30~40年，现在已达到60年。通过各种延寿措施，压力容器 的实际使用年限往往还要长，其耐久性大多取决于腐蚀情况。在某些特 殊情况下，还取决于容器的疲劳、蠕变、材料性能劣化（如应变时效、 珠光体球化、石墨化）以及振动等。根据使用年限和服役条件，如腐蚀 、高温等情况，正确选用材料，设计容器细部结构、降低容器中的应力 水平，是保证容器耐久性的重要措施。
➢ 密封性：压力容器密封的可靠性是保证安全生产的重要措施之一，这
是由于流程工业生产的物料往往是易燃、易爆或有毒、有害的介质。物 料的泄漏，不但影响生产，更重要的是会造成人员中毒、死亡，甚至引 起爆炸，其后果非常严重。
1.6 压力容器的结构
压力容器的结构性能要求：
➢ 压力容器除应满足技术经济指标外，还应满足各项结构性能要求：
CH1 承压设备基础知识
1.1 承压设备的定义 1.2 承压设备分类的目的 1.3 承压设备分类方法 1.4 承压设备的结构 1.5 承压设备的载荷、应力及其对安全的影响
1.6 压力容器的结构
压力容器的结构性能要求：
➢ 压力容器除应满足技术经济指标外，还应满足各项结构性能要求：
➢ 强度：压力容器所有部件都应有足能的强度，否则就不能保证压力容器
单层卷焊式筒体
用卷板机将钢板卷成纵向开口圆筒，然后将纵向开口焊接在一起制 成带纵焊缝筒节，再将若干个筒节组焊形成筒体，最后配上封头或 端盖组装成容器。这是应用最广泛的一种容器结构。
优点：
结构成熟，使用经验丰富，理论较完善；
制造工艺成熟、流程简单，材料利用率高；
便于进行调质（淬火加回火）等热处理；
常用于超高压等场合，它具有质量好、使用温度无 限制的优点。因制造时钻孔在钢锭心部的比较疏松 的部位，剩余部分经锻压加工后组织密实，故质量 可靠。制造整体锻造式筒体的缺点是，需要锻压、 切削加工和起重设备等一整套大型设备；材料利用 率较低；在结构上存在着与单层卷焊式筒体相同的 缺点。因此，这种筒体结构一般只用于内径为 300~500mm的小型容器上。
➢ 制造、检验、操作和运输方便：压力容器的结构应考虑便于制造和
检验，以保证质量和满足长期运行的要求，并应尽量采用标准部件。标 准化是降低容器设备成本的一个重要因素。容器的结构还要考虑便于操 作和日常维护，设置必要的人孔、手孔和检查孔等。容器的尺寸和形状 应考虑运输的方便，其直径、长度和重量应符合运输部门的规定。